Istanbul Tıp Dergısi 2001; 4: 47-50
Eosinofil Proteinleri ve Bu Proteinlerden Eosinofilik Katyonik Protein (ECP)'in
Astımla Ilişkisi •
Dr. Sertaç ÖZALP
(1),Dr. Arzu AKÇAY
(1),Dr. Rengin
ŞİRANECİ (1),Dr. Osman
PİNÇE (1),Abdullah YÜKSEL (2)
ÖZET
Astım, çocukluk çağının en sık gorülen hastalıklarından
birisidir. Sıklığın gittikçe artması, kronik bir hastalık olması, ekonomik ve psikososyal kayıpları nedeniyle tanısı
ve tedavisi onem kazanmıştır. Çocuklarda daha sık olarak gorülen turu ekstrensek yani alterjik astmadır. Bu yüzden
hastalığın laboratuvar tetkikleri içinde allerji testleri
onemlı yer tutar. Bunlardan bazıları serum IqE düzeyi, cilt testleri, nazal smear, serum eosinofil sayısı ve spesifik, IqE'dir. Son yıllarda önem kazanan ve yapılan yeni
çalışmalarla tanı ve takipte kullanılmaya başlanan diğer
bir bulgu ıse eosinofilden kaynaklı bazı protein yapıdaki
maddelerin serum ve bronkoalveolerlavaj sıvısındaki
duzeylerinin oçulmesidir. Biz araştırmamızda kullanım alanlarına gırmeden bu maddelerin ve en onemlisi olan ECP (serum eosinofilik katyonik protein)'nin genel özellik- leri hakkında en son bilgileri derledik.
Anahtar Kelimeler: Astım, Eosinofilik Katyonik Protein
GİRİŞ
Astım bronşiyale her yaşta sık görülen bir solunum yolu hastalığıdır. Astma paroksismal oksı.irük, wheez- ing ve dispne atakları ile seyreden, artmış hava yolu
cevabı, bronşial inflamasyon ve genellikle reversibi olan bronş obstruksiyonu ile karakterize bir
hastalıktır. Ulkemizde çocukluk yaşlarında astıının sıklığı %8-10 arasındadır. Ayrıca astım, hastanelerin
SSK Bakırhay Doğunıevı Kadın ve Çocuk Hastalıkları Eğıtım Hastanesi, Çocuk Klıniğı (1!,
SSK İstanbul Eğıtım Hastanesı, Dahiliye Kliniği (2)
SUMMARY
Relationship between asthma and eosinophylic catyonic protein.
Asthma is one of the comman disease of the childhood. As it is a chronic disease, became more widespread in time and carries many physicosocial and economical problems;
the diagnosis and the cure of the disease is important. The ekstrensic ( allergic) asthma is more comman among the children. Because of that reason the allergy tests are beıng
used more often for the diagnosis. The level of serum lqE, nasal smear, number of eosinophiles ın serum and the level of specific IqE are the exanıples for these. In recent years by the results of the researches, the level of same pro- teins ın BAL(bronco alveoler lavaj liguid! and serum that are derivated from eosinophiles are be ing used for diagno- sis. In our research we rewieved the last knowledges about the genral properties ofthese proteins and especially about ECP without searching for how they are being used or diagnosis.
Key words: Asthma, Eosinphylic Catyonic Protein
acil servislerini önemli derecede meşgul eden, bireyin hayat standartlarını düşı.irebilen, işgı.icı.i kaybı ve okul
devamsızlığına neden olan; ekonomik, sosyal ve birey- sel bir çok yon u olan bir hastalıktır. Hasta ve ailesinde psikososyal gelişim ve ilişkilerde anormalliklere yol açarak normal hayat standartlarında potansiyel
sınırlarnalara yol açmaktadır. Yaşamın ilk yıllarında
erkeklerde, adölesan dönemde kızlarda daha sık, erişkinlerde ise her iki cinste de eşit oranda göriılür.
Son yapılan çalışmalar hastalığın hem prevalansı hem de hospitalizasyon oranının arttığını göstermektedir.
Astıının tanısı öykü, fizik muayene ve yardımcı labo- ratuvar testlerine dayanır. Tanıda çelişkide kalınan
vakalarda kullanılmak ve tanıyı desteklemek amacı
ile çeşitli laboratuvar testleri geliştirilmiştir. Bunlar
arasında kandaki toplam eosinofil sayısı, serum total lgE diızeyi, cilt testleri, in vitro olarak özgı.il antijen-
47
lere karşı gelişen spesifik IgE'yi gösteren testler,
akciğer fonksiyon testleri, PEF ölçümlerinde varia- bilite ve bronş provokasyon testleri sayılabilir.
Astıının patogenezinde pek çok faktör rol almak-
tadır. Ancak son on yılda yapılan çalışmalar hastalığın ortaya çıkmasında en önemli rollin
bronşlardaki inflamasyona ait olduğunu göstermiştir.
Eosinofiller salgıladıkları granül proteinleri ve bronkokonstriktör özelliği olan mediatörlerle infla- masyonun esas hücreleridir. Eosinofillerden salgıla
nan eosinofilik katyonik protein (ECP) ve majör bazik protein (MBP) solunum yolu epitelinde hasar
oluşturur. Eosinofil sayısı ile astma ağırlık derecesi koreledir. Hava yollarındaki aktif eosinofil sayısı
atopik astımhlarda, atopik olmayan astımlılara oran- la oldukça yuksektir. Allerjik astma için spesifik kabul edilen eosinofilik infiltrasyonun değerlen
dirilmesi tanıda önemlidir. Eosinofilik katyonik pro- tein (ECP) eosinofillerin hem sayı, hem de aktivas- yonunu yansıttığı için tanıda eosinofil sayısından değerlidir. Bu amaçla BAL (bronkoalveder lavaj)
sıvısında, balgamda ve serumda ECP düzeyleri sap- tanabilir.
Akut astıma atağı sırasında bronş mukoza
değişikliklerine ait veriler sınırlıdır. Allerjen inhalasyonu ile geç reaksiyon sırasında alınan
BAL'daki eosinofil sayılarında, periferik eosinofili ve
bronş aşırı cevaplığı ile orantılı olmak üzere, artma
olduğu bilinmektedir. Astmatik hastada hem stabil dönemde, hem de astma atağı sırasında bronş biopsi örnekleri incelenmiş ve astma atağı sırasında bronş mukozasındaki eosinofil sayılarının 100 kat daha fazla olduğu saptanmıştır.
EOSİNOFİLLER:
Paul Erlic 1879 yılında asit boyalarla boyanan stoplazmik granulleri olan bazı lökosit tiplerini
tanımlamış ve granullerin eosin boyası ile boyan-
maları nedeniyle bu hücre tiplerini eosinofil olarak
isimlendirmiş tir.
Morfoloji: Eosinofiller iki loblu nukleusları olan, morfolojik olarak diğer granıilositlere benzemekle beraber, nötrofillerden biraz daha büyük, stoplaz-
malarında sekretuar granuller ihtiva eden, yuvarlak veya ovoid görünümdeki hücrelerdir. Eosinofilierin
stoplazmalarında granullere ilaveten mitokondri, glikojen, membrana bağlı vezikül, tıibüller ve lipid cisimcikler bulunur. Golgi cisimciği ve serbest mem- brana bağlı ribozomlar ise olgun insan eosinofil- lerinde az sayıdadır. Eosinofillerin stoplazmik granül- leri aşağıdaki şekilde tanımlanmaktadır:
1- Sekonder (spesifik) granüller: Eosinofil
48
Istanbul Tıp Dergısı 2001; 4: 47-50
stoplazmasındaki en fazla sayıda bulunan yoğun, büyıik sferik granüllerdir. Kristoloid bir çekirdeği ve bunu çevreleyen dış matriksleri vardır ve granıil membranına bağlıdırlar.
2- Primer granüller: Eosinofil stoplazm~sında
daha az sayıda bulunurlar. Kristaloid ihtiva etmeyen,
bıiyük yoğun ve sferik şekilli granullerdir. Charcot-
Leydencrystal(cıc) proteini (]izofostorilaz), bu granul tipinde lokalizedir.
3- Küçük yoğun granüller
4- Vezikülotubuler Yapılar: Yoğun olmayan, yuvarlak, C şeklinde veya uzun yapılardır. Insan eosi- nofillinin membrana bağlı kıiçuk, yoğun granıilünden farklı yapılardır.
Eosinofilierin ihtiva ettikleri biokimyasal
bileşikler ve subcellıiler lokalizasyonları tablo 3'te görülmektedir.
EOSİNOPOEZ:
Eosinofiller kemik iliğinde multipatent stern hücreden gelişirler. Bu hücreden sırası ile plurıpotent
stern hucre ve eosinofil/bazofil koloni oluşturan
unitler (CFU) meydana glerı. IL-3 ve GM-CSF, CFU'nun oluşumunda, IL-5 ise eosinopoezin daha geç döneminde etkilidir. Eosinofilierin kemik iliğinden geçiş suresi 4,3 gündıir. Periferik kanda ise yarı ömru 1 gıinden kısadır, sonra endotel hucrelerinin bağlantı
yerlerinden diapedez ile dokulara geçerler. Damar permabilitesindeki değişiklikler eosinofilierin doku-
ları infiltre etme yeteneğini etkiler. Dokulardaki
yaşam sureleri 2-5 gün arasındadır. Doku eosinofil- lerinin periferik eosinofillere oranı 100/l'dir. En fazla sindirim kanalında bulunurlar, akciğerlerde az sayıda
eosinofil bulunur, deride ise eosinofil bulunmaz.
Eozinofil Granül Proteinleri:
Eosinofilierin sekonder granulleri içinde 4 ayrı
katyonik protein bulunmaktadır.
1- Major Bazik Protein(MBP): Sekonder granullerde bulunan, l l 7 aminoasit içeren tek polippeptid zincirli bir proteindir. MBP birçok para- zitlere ve doza bağımlı olarak insan trakea, bronş ve intestinal epitel hucrelerine toksiktir. 50-100 mg/ml konsatrasyonu bronş epitelini tamamen tahrip ede- bilir. Epitel hücrelerinin kaybı sonucu endotel kay-
naklı relaksasyon faktoru (EdRF) kaybı olacağı ve bu da bronşial hiper-reaktiviteye neden olacağı için
astım patogenizinde MHP'nin de rolıi vardır.
Astmatİklerde balgam ve BAL sıvısında yuksek duzeyde MBP bulunduğu ve bunun duzeyinin hastalığın ağırlık derecesi ile korele olduğu bildiril-
Dr. Sertaç Ozalp ve Ark. Eosinofil Proteinleri ve Bu Proteinlerden Eosınofilik Katyonik Proteın (ECP)'in AstımZa Ilışkısı
miştir. MBP nötrofilleri uyararak sı.iperoksit ve lizo- zim salgılanmasına, ayrıca kompleman yolu aktivas- yonunu etkiler.
2- Eosinofilden Türeyen Nörotoksin (EDN):
Granı.il matriksinin tek zincirli ve molekül ağırlığı
18-19 kDa olan diğer katyonik proteindir. Arnina asit
sıralaması ECP (eosinofilik katyonik protein) ile %40
aynıdır. EDN de, ECP gibi T lenfasit proliferasyonunu engeller. Ayrıca güçlü bir nörotoksindir. EDN'nin bun-
ların dışındaki fizyolojik etkileri tam aydınlatıla
mamıştır. Ancak astmalı hastalarda ECP ile birlikte EDN konsatrasyonunun da arttığı gösterilmiştir.
3- Eosinofil Peroksidaz (EPO): Granül matriksinde bulunan iki zincirli bir katyonik pro- teindir. Bazik anİnaasitlerden oluşmuştur. EPO birçok bakteri, parazit, mast hücreleri ve tümör
hı.icreleri uzerine oldtirücü etkiye sahiptir. EPO+
H202 ve halid sistemi, inflamasyon ve erken aşırı duyarlılık reaksiyonları sırasında değişik lökotrien- lerin konsantrasyonunu regüle edebilir. Bulgular göstermektedir ki EPO hava yolu mukozasında hasar
oluşturabilir ve bu hasar MBP'nin oluşturduğu
hasara eşittir.
Eosinofillerden granül proteinlerine ilaveten CLC proteini ve fosfolipaz gibi enzimler, lipid mediatörler, toksik oksijen mediatörleri, substans P olarak
adlandırılan bir noropepdid de salınmaktadır.
Eosinofillerden salgılanan ve astma patogenezinde de önemi olan granül proteinleri tablo 4'de görülmek- tedir. Eosinofil kaynaklı iltihabi mediatörlr ve pro- teinlerin topluca etkileri tablo 5'te gösterilmiştir.
4- Eosinofilik Katyonik Protein (ECP):
Ilk kez 1971 yılında KML (Kronik Meyeloid Losemil'li hastaların myeloid hücrelerinin granül- lerinden elde edilmiştir.
ECP'yi kadiayan gen 14. kromozomda q24-q31 pozisyon un dadır.
ECP, bazik bir aminoasit olan argininden çok zen- gin olduğu için izoelektrik noktası yüksektir.
ECP'nin en önemli biyolojik fonksiyonu hı.icre membranında porlar oluşturup, hı.icre içi su ve küçük moleküllerin, hı.icre dışına çıkmasını sağlayarak oluşturduğu sitotoksk etkidir.
ECP'nin in vitro olarak da gösterilmiş diğer fonksiyonları şunlardır:
1- Antijene yanıt olarak prolifere olan T hücreleri- ni inhibe etmek.
2- B lenfasitler tarafından yapılan immunglobulin sentezini inhibe etmek.
3- Histarnin salımı ve bazofil hücrelerden histarnin
serbestleşmesini arttırmak.
4- Fibroblastlarda proteoglikan metabolizmasını
etkileyerek kollagen yapımını arttırmak.
5- Hava yollarındaki epitel hücrelerinden mukus sekrekyonunu arttırmak.
Bı.itün bunların dışında ECP'nin başka önemli biolojik etkileri vardır. Bunlar koagulasyona daha fazla olmak üzere koagülatif ve fibrinolizisi arttırıcı
etkileridir. Bu etkisi özellikle trombo-embolik olaylar ve çok yüksek plazma ECP değerleri ile seyreden hipereosinofik sendromda daha belirgindir.
Normal koşullarda ECP nonsitotoksik ve biolojik olarak aktive olmayan bir proteindir. Ancak patolojik durumlarda değişik sitokinler tarafından uyarılıp;
güçlü ve bio-aktif bir moleküle dönı.iştürı.ilur. ECP daha çok heparİn gibi düşı.ik molekul ağırlıklı mad- delere bağlanır, ECP'yi bağlayan tek yuksek ağırlıklı
molekul alfa-2 makroglobulindir.
Astma, çeşitli aBerjik hastalıklar, inflamatuvar
bağırsak hastalıkları ve romatizmal hastalıkların çoğunda oluşan doku hasarı eosinofilierin istilasına ve ECP gibi onlardan salınan birtakım maddelerin akitvitesine bağlıdır. Ayrıca ECP'nin fibrotik olaylar- da önemli rolü olduğu ve buna bağlı olarak etkilenen organlarda yuksek konsantrasyonlarda bulunduğu saptanmıştır. Son olarak ECP'nin ınaJor fizyolojik
rolünı.in zararlı parazİtleri öldürmek olduğunu söyle- mek gerekir. N-terminal aminoasit sırası eosinofilden türeyen nörotoksin (EDN) ve ribonukleaz (R Nase) ile benzerlik gösterir.
ECP'ye karşı oluşmuş monokronal antikorlada bu
molekı.ilün depo ve salgılanan şeklinin farklı olduğu gösterilmiştir. EG 1 Antikoru ECP'nin hem depo ve hem de salgılanan şekillerii tanır. EG2 ise ECP'nin
yalnızca salgılanan şeklini tanımaktadır. EG2 ayrıca benzerliği nedeniyle EDN ile de reaksiyona gire- bilmektedir. EG2 istirahatteki eosinofillerle reaksi- yona girmez. Bu ozelliği nedeniyle aktive eozinofilleri doku ve kanda ayırt etmek için kullanılır. ECP'nin
salgılanan şekli eosinofil aktivasyonunun bir işare
tidir.
ECP lenfasit proliferasyonunu inhibe edebilir.
Normal kişilerde deri içine uygulandığında PPD
cevabının inhibe edildiği gozlenmiştir.
ECP, solunum yolu epiteli ı.izerinde toksik etkisi nedeniyle dökı.ilmeye sebep olur. Astım atağı
nedeniyle ölen hastalarda, immunohistokimyasal tetkikler ile akciğer dokusunda ECP ve MBP'nin epi- tel tahribi ile ilgili olarak ekstrasellüler depolanması gösterilmiştir. Astmalı hastalarda yapılan birçok
çalışmada antijen provakosyonu sonrası, bronş hiper- reaktivitesi, eosinofil sayıları ve serum ECP dı.izeyleri arasında pozitif korelasyon gösterilmiştir.
Ayrıca serum ECP ve EPO duzeylerinin pro- vokasyon sonrası hiperreaktivite gelişen hastalarda, provakasyon öncesinde ölçulmesinin de inflamasyon
49
gelişeceğini oneeden gösterebileceği öne sürülmüştür.
ECP'nin koagülasyon ve fibrinolizise etkileri de bilin- mektedir. Heparine bağlanır ve antikoagulan etkibini antagonize eder. Plazma koagülasyon zamanını doza
bağımlı olarak kısaltır. ECP'nin bu etkisi FXII'den yoksun plazmada görülmektedir. Yüksek kon- santrasyonlarda pıhtılaşma zamanını uzatmaktadır.
ECP kallikreinin etkisini de arttırır. Ayrıca plazmino- jeni aktive ederek fibrinolizisi çabuklaştırır.
ECP'nin sağlıklı bireylerdeki normal değeri,
geometrik ortalama (%95 cont limit) 4.8 mg/L'dir. 90- 95 ust persantiller ise 9.9 ve ıı.8 mg!L'dir. Yaşa ECP, patogenezdeki rolünden dolayı, astım hastalığının tanısı ve takibinde düzeyi öçulerek kullanılmaktadır.
Bu konuyla ilgili araştırma ve yayınlar devam etmek- te olup ayrı bir makale konusu olarak incelenebilir.
KAYNAKLAR
1- Dantzker DR, Dingelton SK, Pierce JA et al.
Standarts for the diagnosis and care of patients with chronic destructive pulmanory disease ı987;
ı36: 225-243.
2- National astma education program. Expert Panel Report. Guidelines for the diagnosis and Management of astma. J Allergy Clin Imunology
ı99ı; 88: 427-438.
3- Graves EJ, Detailed diagnosed and procedures.
National Hospital Discharged Survey ı990,
National Center for Health Statistics, Vital Health Stat ı992; ı3(113).
4- Weiss KB, Wagner DK. Changing patterns of asthma identifiying target popultions at high ris- gue. JAMA 990; 264: ı683-ı687.
5- Ellis FE. Astma in infancy and childhood. In:
Middeiton Ejr, Reed CE, Ellis EF, eds. Allergy;
Principles and Practice 4 th ed. Vol 2 St Louis:
Mosby, ı993; ı224-ı262.
6- Hamburger HA, Katzman JA; Methods in Laboratory immunology in: Midelton ejr, Reed LE, Ellis EF, eds Allergy; Principles and Practice 4 th ed. Vol ı st Louis CV Mosby ı993; 573-594.
7- Ounby DR: Allergy testing: In vivo versus in vitro. Pediatr. Clin North America ı988; 35: 995-
ıoo9.
8- Laitinen LA, Laitinen A, A Pathology of human asthma in: Kaliner NA, Barnes PJ, Persson CGA, eds: Asthma, its Pathology and treatment Vol 49 NewYork: Mareel Dekkr Inion ı99ı; ıo3-ı34.
50
Istanbul Tıp Dergısı 2001, 4. 47-50
9- White MV, Kaliner NA. Mast cells and asthma In: Kaliner MA, Barnes PJ, Persson CA, eds:
Asthma its Pathology and Treatment New York:
Mareel Pekker Ine. ı99ı; 409-429.
10- Unnur Steina B, Stuart FQ Busse WW.
Eosinophils and asthma In: Busse WW. Halgesi eds. Asthma and Rhinitis Ist ed, Bostan Blackwell Scientitic Publ, ı995; 328-46.
ll- Weller PF, Dourak AM, Human eosinophils:
Development, maturation and functional mor- phology In: Busse W, Holgate St, eds: Asthma and Rhinitis 1. st edition Bostan: Blackwell Scientitic Publ, ı995; 255-74.
12- Sur S, Adolphson CR Gleich GJ. Eosinophils.
In: Middleton E jr, Reed LE, EF, eds, Allergy Principles and Practice 4 th ed, vol ı st Lousis:
CV Mosby ı993; ı69-200.
